Ещё про измерение тока, двигатели шунты и усилители Опции

[amaora]

Создавал здесь тему, наверно ~6 месяцев назад, про измерение тока трехфазного синхронного двигателя с помощью одного шунта. С того времени мнение поменялось, теперь мне кажется, что это плохая, удешевленная и компромиссная схема измерения. А правильно измерять ток напрямую, в двух обмотках двигателя. Тогда не будет ограничений на частоту и скважность управляющих сигналов. И дополнительно это позволит управлять двумя коллекторными двигателями с одного трехфазного инвертора, с некоторыми ограничениями.

Ну и вопрос, как теперь измерять ток через обмотки двигателя (двигателей). Напряжения питания двигателей 12-24в, ток (по обмоткам) до 20А. Управляющая часть работает от 3.3в. Частоты управления ~20-80кГц.

1. ACS711, имеет собственный импульсный источник шума, видимо у датчика магнитного поля очень подвижный ноль.
2. Шунт 1мОм + INA213, по ДШ все хорошо, только GBW 14кГц.
3. Шунт 1мОм + INA194, не может измерять в обе стороны, у сдвоенной схемы наверно будет нелинейность около нуля.
4. Шунт 1мОм + AD8205, питание 5в, и без этого уже надо обеспечивать много разных напряжений, частоты тоже мало.
5. Шунт 1мОм + LT1999, питание 5в, а частоты уже даже много.

Ещё было бы неплохо дополнительно растянуть небольшой участок (-5А+5А) на всю разрядность АЦП, но это будет слишком громоздко, второй усилитель неизбежен.

Да и коэффициент возможно было бы лучше задать резистором, чем терпеть фиксированный.

Какие ещё варианты?

Спасибо.

[_Pasha]

Вы ж сами третьего дня отметили, что измерение тока в момент переключения - плохая идея.
Обыкновенно это делают на середине периода шим или после нек-рой задержки, это все современными силовушными МК замечательно реализуется. Причем, от "мерялки" не нужно требовать функции ITRIP - это можно сделать шунтом внизу и компаратором, и никаких там выбросов не будет, если правильно выполнить минус питания.
--
Какая амплитуда была у выброса?

[amaora]

Вы ж сами третьего дня отметили, что измерение тока в момент переключения - плохая идея.
Обыкновенно это делают на середине периода шим или после нек-рой задержки, это все современными силовушными МК замечательно реализуется. Причем, от "мерялки" не нужно требовать функции ITRIP - это можно сделать шунтом внизу и компаратором, и никаких там выбросов не будет, если правильно выполнить минус питания.
--
Какая амплитуда была у выброса?

Да, вопрос во времени переходного процесса после переключения, по синфазному входу, 1мкс до 0.1% мне кажется достаточно хорошим значением, для периода 12.5мкс. LT1999 имеет такие (или близкие) параметры, судя по графикам, но требует питания 5в. У AD почти все требует 5в.

Ну и вопрос с шумами, может и нет смысла делать на шунте и усилителях. Последний раз когда я мерил ток с помощью ОУ на выходе был шум 20-50мв, при усилении G=45. Хотя там и по питанию было ~100мв шума.

ITRIP это выключение ключей при превышении тока потребления? Для начала обойдусь без этого, ограничение будет в источнике (он не способен выдать так много, чтобы повредить что-то).

Амплитуда? я ещё ничего не делал, только ДШ читаю.

[_Pasha]

Да, вопрос во времени переходного процесса после переключения, по синфазному входу, 1мкс до 0.1% мне кажется достаточно хорошим значением, для периода 12.5мкс.

ITRIP это выключение ключей при превышении тока потребления? Для начала обойдусь без этого, ограничение будет в источнике (он не способен выдать так много, чтобы повредить что-то).

1. Вы не поняли. Или я Захват сигнала S/H ацп будет в этом случае на середине интервала открытия либо нижнего либо верхнего транзисторов. Это может быть неоправданным усложнением, но упростит схему. Тем более FOC все равно подразумевает постоянное вмешательство во всю шим-времянку
2. Тогда нужен запас. А прототипы изучали-то?
Например


Сообщение отредактировал _Pasha - Aug 3 2013, 18:03

[amaora]

1. Вы не поняли. Или я Захват сигнала S/H ацп будет в этом случае на середине интервала открытия либо нижнего либо верхнего транзисторов. Это может быть неоправданным усложнением, но упростит схему. Тем более FOC все равно подразумевает постоянное вмешательство во всю шим-времянку
2. Тогда нужен запас. А прототипы изучали-то?
Например

Бестолку делать выборку в середине если переходный процесс длится 50мкс, а частота выборок 80кГц, вот о чем я. Нужен подходящий усилитель. Это первый вопрос.

Второй с шумами, ясно что надо много всего учитывать, и разводку до которой ещё далеко. Но те кто такое не раз делал может быть могут оценить, что от какой схемы ожидать.

Какой запас? К чему эта схема модельного контроллера BLDC? Там нет измерения тока, обратная связь по ЭДС. С этим уже наигрался, хочу работать по току.

Сообщение отредактировал amaora - Aug 3 2013, 18:20

[MiklPolikov]

Если не секрет, зачем вообще мерить ток двигателя с частотой 80КГц ?
И какая точность при этом нужна ?

[amaora]

Если не секрет, зачем вообще мерить ток двигателя с частотой 80КГц ?
И какая точность при этом нужна ?

Скорость например 200 об/сек, у двигателя 22 полюса, электрическая скорость 200 * 22 / 2 = 2200 об/сек. Один оборот надо проходить с не слишком круптым шагом, чем меньше тем лучше, например 30 шагов, это 12 угловых градусолв на шаг, 2200 * 30 = 66 кГц. Это частота формирования новых значений вектора напряжения. В классическом FOC который везде описан, регуляцию тока можно осуществлять и на более низкой частоте, т.к. она проходит в другой системе координат с помощью ПИ регуляторов. Но мне нужна ещё и идентификация параметров двигателя, это проще всего сделать на той частоте где хорошо представляется вся динамика системы. То есть это уже вопрос не только скорости вращения но и скорости переходных процессов по току. Для управление не планирую использовать ПИ, скорее что-то релейное, с линейной частью вместо нейтральной области. Здесь снова важно быстрое измерение тока. То есть может понадобится "повернуть" вектор тока на торможение так быстро как позволяет индуктивность обмоток и напряжение питания. У меня нет значений индуктивностей (нигде не нашел, и измерять пока не пробовал) чтобы показать численно, какие частоты нужны. Но больше 100кГц уже начнутся проблемы с количеством вычислений, с этим не очень хорошо даже расчитывая на cortex-m4, а более быстрый вычислитель это уже слишком толсто будет для контроллера двигателя.

По точности больших требований нет (1% после линейной калибровки, хорошо, ещё лучше если этот процент вызван белым шумом а не нелинейностью или дополнительной зависимостью от чего либо), но если можно снизить шумы, то не хочется отказываться. Может понадобится работа в малом диапазоне токов, уже указывал -5..+5А.

[MiklPolikov]

Иными словами, измеряя ток Вы узнаёте угол между ротором и полем статора ?

[amaora]

Иными словами, измеряя ток Вы узнаёте угол между ротором и полем статора ?

Да, это тоже. Но и с датчиком положения ток надо измерять.

Ну так и измеряйте, парой плавающих АЦП, какие проблемы?

Если такое усложнение не дает значительных преимеществ относительно простых решений, то зачем? Здесь возникают вопросы, где взять отвязанное от общей земли питание, как передать результат измерений. Если бы была нужна гальваническая изоляция силовой части, то решение наверно было бы подходящим. А так слишком высока цена, по количеству корпусов на плате.

И проясните это противоречие:

Первая часть про измерение на одном шунте всех двух (трех) токов двигателей. Много ограничений на заполнение, не в каждый момент можно получить измерение, шунт подключается в неудачное место с большими испульсными токами, длину таких линий надо сокращать, нужно большое быстродействие усилителя, про увеличение частот до 80кГц можно забыть.

Вторая про усиление -5+5А диапазона с 1мОм шунта на всю разрядность АЦП с опорой в 3.3в. Но здесь есть ещё вопросы с шумами, если шум уже сравним с величиной разряда АЦП то как какой смысл усиливать сигнал.